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本篇内容主要是带大家了解M人(MoBio实验室工作小组成员)较喜欢的生物薄膜(Biofilm)。
花费数月时间专注研究了所有类型的生物薄膜(biofilm)尤其是从**亚哥附近收集的生物薄膜(biofilm)样品,还跟世界上这一领域良好的研究者们进行大量交流,我们终于明白了检测这类样品生物多样性是件非常艰巨的任务。
生物薄膜在很多方面特性与土壤非常类似,如微生物群落混杂、细菌密度差异大、水分含量、化学组成和抑制因子。而富含有腐植酸抑制物、金属离子、盐和大量的多糖,这些方面也很像土壤,并且会影响核酸的提取。然而,生物薄膜和土壤的基本组成成分还是有很大的区别,所以提取DNA和RNA时,还需要另外加入一些处理手段。
下面介绍几个处理生物薄膜前需要考虑的东西。
样品收集:
采集生物薄膜样品可以很简单,刮下岩石上粘滑的一层、切下微生物垫(Microbial Mat)一小块,或连同生物薄膜和生长的基质一起采回来,通过涡旋、研磨均质、超声波或化学/酶处理,分离其中的生物薄膜物质。收集生长在岩石、淋浴莲蓬头、管道、牙齿上的生物薄膜相对比较麻烦点,通常采用超声波、研磨均质或刮取法分离微生物群落。化学和酶处理很少用,因为它们不能适用于所有类型的胞外混合物。
胞外聚合物EPS:
细菌分泌的胞外聚合物不但是结构上的需要,还是抵抗环境压力的利器,同时它也抵抗抗生素或裂解缓冲液的使用。越老越成熟的生物薄膜EPS含量越高,硬度也越大。越粘稠的生物薄膜含有更多的沉积物、盐和矿物沉淀。裂解条件很好的情况下,加样量不用太多。一个地点较好多采几个样,微环境的差异有可能影响微生物种群的结构。较薄的生物薄膜里头微生物相对较少,需要多加样。另外,若生长基质本身比较细腻,可以连同生物薄膜一起放进Bead Beating Tube中进行提取。
裂解:
保证充分的裂解是处理生物薄膜较难的一个部分。微生物垫使用强力的珠磨研磨机可以取得很好的均质效果,而富含EPS的样品经过长时间珠磨研磨后,裂解物会变得非常粘稠。随着研磨时间增加,可转移出来用于下一个步骤的裂解物就大幅减少。较终影响到核酸提取得率。而在涡旋仪上涡旋振荡则不会出现这种请款。使用PowerBiofilm? 裂解缓冲液处理富含EPS的样品,10min的普通涡旋振荡可以获得高速珠磨研磨机差不多的提取得率。
抑制因子Inhibitors:
就算裂解步骤再成功,也避免不了降解多糖、腐植酸及其它**/无机成分的污染。其中一个去处降解多糖等物质的办法是在裂解完成后使用IRT技术(抑制因子去除技术)。根据裂解物的颜色和粘稠度(腐植酸等抑制因子水平的指标),IRT的步骤可以做修改。对于比较清亮的裂解物或已知EPS较少的样品(当然,也不那么粘稠),可以减少抑制因子去除溶液的使用量。相反,呈棕色富含大量腐植酸的样品需要更多的抑制因子去除溶液。我们给出了两种抑制因子去除溶液的使用量,因为大量使用来去除抑制因子的同时也会去除掉部分核酸。所以使用适当的溶液量去抑制因子,是获得得率较大化的关键。
小结:
为了较大化无抑制因子核酸的得率,需要平衡EPS含量与细菌密度。你需要加入适当的样品量,避免珠磨研磨时间过长,选择合适的抑制因子去除溶液使用量。MOBIO有许多客户在做生物薄膜研究,我们非常乐于讨论这个话题,后面还会发表更多关于这方面的文章。
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